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高考真题分类汇总专题17静电场解答题附答案
2025-09-25 17:40:21 责编:小OO
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专题17 静电场解答题

1、【2013全国,19分】一电荷量为q(q>0)、质量为m的带电粒子在匀强电场的作用下,在t=0时由静止开始运动,场强随时间变化的规律如图所示,不计重力。求在t=0到t=T的时间间隔内

(1)粒子位移的大小和方向

(2)粒子沿初始电场反方向运动的时间

2、【2013新课标2,14分】如图,匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道,轨道平面与电场方向平行.a、b为轨道直径的两端,该直径与电场方向平行.一电荷量为q(q>0)的质点沿轨道内侧运动,经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb.不计重力,求:电场强度的大小E,质点经过a点和b点时的动能.

3、【2014新课标1,20分】如图,O、A、B为同一竖直平面内的三个点,OB沿竖直方向,=60°,。将一质量为m的小球以一定的初动能自O点水平向右抛出,小球在运动过程中恰好通过A点。使此小球带电,电荷量为q(q>0),同时加一匀强电场,场强方向与△OAB所在平面平行。现从O点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球,该小球通过了A点,到达A点时的动能是初动能的3倍;若该小球从O点以同样的初动能沿另一方向抛出,恰好通过B点,且到达B点的动能为初动能的6倍,重力加速度大小为g。求:

(1)无电场时,小球到达A点时的动能与初动能的比值;(2)电场强度的大小和方向。

4、【2015新课标2,12分】如图,一质量为m、电荷量为q(q>0)的例子在匀强电场中运动,A、B为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在A点的速度大小为v0,方向与电场方向的夹角为60°;它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°。不计重力。求A、B两点间的电势差。

5、【2017全国1,20分】真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场,一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动,速度大小为v0,在油滴处于位置A时,将电场强度的大小突然增大到某值,但保持其方向不变。持续一段时间t1后,又突然将电场反向,但保持其大小不变;再持续同样一段时间后,油滴运动到B点。重力加速度大小为g。

(1)油滴运动到B点时的速度;

(2)求增大后的电场强度的大小;为保证后来的电场强度比原来的大,试给出相应的t1和v0应满足的条件。已知不存在电场时,油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B、A两点间距离的两倍。

6、【2017全国2,20分】如图,两水平面(虚线)之间的距离为,其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自该区域上方的点将质量为、电荷量分别为和的带电小球、先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力作用下进入电场区域,并从该区域的下边界离开。已知离开电场时的速度方向竖直向下;在电场中做直线运动,刚离开电场时的动能为刚离开电场时动能的1.5倍。不计空气阻力,重力加速度大小为。求:

(1)与在电场中沿水平方向的位移之比;

(2)点距电场上边界的高度;

(3)该电场的电场强度大小。

1、解:

粒子在、、、时间间隔内做匀变速运动,设加速度大小分别为、、、,由牛顿第二定律得、、、,由此得带电粒子在时间间隔内运动的图象如图 (a)所示,对应的图象如图(b)所示,其中,

由图(b)可知,带电粒子在t=0到t=T时的位移为,

联立解得 ,它的方向沿初始电场正方向.     

(2)由图(b)可知,粒子在到内沿初始电场反方向运动,总的运动时间为.

2、解:

质点所受电场力的大小为 ①

设质点质量为,经过a点和b点时的速度大小分别为和,由牛顿第二定律有: ②

 ③

设质点经过a点和b点时的动能分别为和,有:

 ④, ⑤

根据动能定理有:⑥

联立①②③④⑤⑥式得:,

3、解:

(1)设小球的初速度为,初动能为,从点运动到A点的时间为t,令OA=d,则OB=d,根据平抛运动的规律有   ①,  ②

又有 ③,由①②③式得 ④

设小球到达A点时动能为,则⑤

由④⑤式得=   ⑥

(2)加电场后,小球从O点到A点和B点,高度分别降低了和,设电势能分别减小和,由能量守恒及④式得   ⑦

     ⑧

在匀强电场中,沿任一直线,电势的降落是均匀的。设直线OB上的M点与A点等电势,M与O点的距离为x,如图,则有         ⑨

解得,MA为等势线,电场必与其垂线OC方向平行。设电场方向与竖直向下的方向的夹角为,由几何关系可得=30°        ⑩

即电场方向与竖直向下的方向的夹角为30°。

设场强的大小为E,有     (11)

由④⑦(11)式得   E=    (12)

4、解:

设带电粒子在B点的速度大小为。粒子在垂直于电场方向的速度分量不变,即    ①

由此得    ②

设A、B两点间的电势差为,由动能定理有

    ③

联立②③式得    ④

5、解:

(1)设油滴质量和电荷量分别为和,油滴速度方向向上为正。油滴在电场强度大小为的匀强电场中做匀速直线运动,故匀强电场方向向上。在时,电场强度突然从增加至时,油滴做竖直向上的匀加速运动,加速度方向向上,大小满足    ①

油滴在时刻的速度为        ②

电场强度在时刻突然反向,油滴做匀变速直线运动,加速度方向向下,大小满足        ③

油滴在时刻的速度为        ④

由①②③④式得    ⑤

(2)由题意,在时刻前有    ⑥

油滴从到时刻的位移为    ⑦

油滴在从时刻到时刻的时间间隔内的位移为

                        ⑧

由题给条件有    ⑨

式中是B、A两点之间的距离。

若B点在A点之上,依题意有        ⑩

由①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩式得

                ⑪

为使,应有            ⑫

即当    ⑬,或    ⑭

才是可能的:条件⑬式和⑭式分别对应于和两种情形。

若B在A点之下,依题意有        ⑮

由①②③⑥⑦⑧⑨⑮式得    ⑯

为使,应有            ⑰

即⑱另一解为负,不符合题意,已舍去。

6、解:

(1)设小球、在点水平射出时的初速度大小为,则它们进入电场时的水平速度仍然为。、在电场中运动的时间相等,电场力作用下产生的加速度沿水平方向,大小均为,在电场中沿水平方向的位移分别为和。由题给条件和运动学公式得

    ①,    ②

    ③联立①②③式得:    ④

(2)设点距电场上边界的高度为,小球下落时在竖直方向的分速度为,由运动学公式

    ⑤,    ⑥

进入电场后做直线运动,由几何关系知    ⑦

联立①②⑤⑥⑦式可得        ⑧

(3)设电场强度的大小为,小球进入电场后做直线运动,则    ⑨

设、离开电场时的动能分别为、,由动能定理得    ⑩

        ⑪

由已知条件        ⑫ 

联立④⑤⑦⑧⑨⑩⑪⑫式得    ⑬

附加错题

1、如图所示,水平放置的A、B两平行板相距h,上板A带正电,现有质量为m、带电荷量为+q的小球在B板下方距离B板为H处,以初速度v0竖直向上运动,从B板小孔进入板间电场.

(1)带电小球在板间做何种运动?

(2)欲使小球刚好打到A板,A、B间电势差为多少?

(3)A、B两板间的电场强度是多少?

【(1)匀变速直线运动;(2);(3)】

2、两个等量同种电荷固定于光滑水平面上,其连线中垂线上有A、B、C三点,如图甲所示,一个电荷量为1C,质量为1kg的小物块从C点静止释放,依次通过BA两点,其运动的v-t图象如图乙所示,其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线),则下列说法正确的是(  )

A. 由C点到A点电势逐渐降低

B. B、A两点间的电势差UBA=10V

C. 中垂线上B点电场强度最大,场强E=2V/m

D. 由C到A时物块的电势能先减小后变大

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